平曲线测设

第十二章 平曲线测设公路路线平曲线测设是公路工程测量的重要组成部分。

平曲线基本形式有：圆曲线、缓和曲线、复曲线和回头曲线等。

本章主要介绍平曲线的常规测设原理与方法，以及单曲线遇障碍的测设。

通过本章的学习，学生应能够：会用切线支距法和偏角法详细测设园曲线；理解遇障碍时曲线的测设方法；描述缓和曲线；能用切线支距法和偏角法测设带有缓和曲线段的园曲线；第一节 圆曲线主点测设在路线平曲线测设中，圆曲线是路线平曲线的基本组成部分，且单圆曲线是最常见的曲线形式。

圆曲线的测设工作一般分两步进行，先定出曲线上起控制作用的点，称为曲线的主点测设，然后在主点基础上进行加密，定出曲线上的其它各点，完整地标定出圆曲线的位置，这项工作称为曲线的详细测设。

一、圆曲线测设元素的计算在图12-1中：图 12-1P 点——公路路线测量中所测定的交点JD 位置；α——路线转角；R ——圆曲线半径；A 点和B 点——直线与圆曲线的切点，即圆曲线的起点ZY 和终点YZ ； M 点——分角线与圆曲线的相交点，即圆曲线的中点QZ ； T ——圆曲线的切线长； L ——圆曲线的曲线长； E ——交点JD 至圆曲线中点M 的距离，称为外距。

根据图中的几何关系，单圆曲线元素按下列公式计算：切线长： 2tanαR T =曲线长： R L απ︒=180 （12-1）外距： )12(sec-=αR E另外，为了计算里程和校核，还应计算切曲差（超距），即两切线长与曲线长的差值。

切曲差（超距） D=2T-L二、圆曲线的主点测设单圆曲线有三个主点，即曲线起点（ZY ）、曲线中点（QZ ）和曲线终点（YZ ）。

它们是确定圆曲线位置的主要点位。

在其点位上的桩称为主点桩，是圆曲线测设的重要桩志。

1．主点里程桩号的计算在中线测时中，路线交点（JD ）的里程桩号是实际丈量的，而曲线主点的里程桩号是根据交点的里程桩号推算而得的。

其计算步骤如下：交点 JD 里程 -) T 圆曲线起点 ZY 里程 +) L 圆曲线终点 YZ 里程 -) L /2 圆曲线中点 QZ 里程 +) D /2 校核 JD 里程2．主点的测设 如图12-1所示，自路线交点JD 分别沿后视方向和前视方向量取切线长T ，即得曲线起点ZY 和曲线终点YZ 的桩位。

再自交点JD 沿分角线方向量取外距E ，便是曲线中点QZ 的桩位。

例一 路线交点JD 12的里程为K8+518.88,转角α=104°40′，圆曲线半径R =30m ，求圆曲线的主点里程。

解：１．圆曲线元素的计算：T =Rtan2α=30×tan 204104'︒=38.86(m)L =180π·αR =180π×104°40′×30=54.80（m ）E =R （sec 2α-1）=30×（sec 204104'︒-1）=19.09（m ）D =2T-L =2×38.862-54.803=22.92（m ）２．圆曲线主点里程计算：JD 12 K8+518.88 -)T 38.86 ZY K8+480.02 +)L 54.80 YZ K8+534.82 -)L /2 27.40 QZ K8+507.42-)D /2 11.46 校核 JD 12 K8+518.88第二节 圆曲线的详细测设在公路中线测量中，为更详细更准确地确定路中线位置，除测定圆曲线主点外，还要按有关技术要求和规定桩距在曲线主点间加密设桩，进行圆曲线的详细测设。

加密设桩的方法通常有两种：一种是整桩距法，即从曲线起点（或终点）开始，以相等的整桩距（整弧段）向曲线中点设桩，最后余下一段不足整桩距的零桩距。

这种方法的桩号除加设百米和公里桩外，其余桩号均不为整数；另一种是整桩号法，即将靠近曲线起点（或终点）的第一个桩号凑为整数桩号，然后再按整桩距向曲线中点连续设桩，这种方法除个别加桩外，其余的桩号均为整桩号。

圆曲线详细测设方法很多，但最常用的有以下两种：一、切线支距法１．切线支距法原理如图12-2a)所示，切线支距法是以曲线的起点或终点为坐标原点，坐标原点至交点的切线方向为X 轴，坐标原点至圆心的半径为Y 轴。

曲线上任意一点P 即可用坐标值x 和y （即切线支距）来确定。

２．切线支距的计算设P 为所要设置的曲线上任意一点，P 到曲线起点（或终点）的弧长l ,相对应的圆心角为ϕ，如图12-2a)所示，则P 点的坐标为：⎭⎬⎫-==)cos 1(sin ϕϕR y R x （12-2）式中：ϕ＝π︒⋅180R l ３．切线支距法的测设方法为避免支距过长，无论是计算或设置，一般都是以曲线中点QZ 为界，将曲线分为两部分进行测设。

如图12-2b)所示，其测设步骤如下：图 12-2（１）根据曲线桩点的计算资料P i (x i 、y i )，从ZY （或YZ ）点开始用钢尺或皮尺沿切线方向量取P i 点的横坐标x 1、x 2、x 3，得垂足N 1、N 2、N 3； （２）在垂足点N i 用方向架（或经纬仪）定出切线的垂线方向，沿此方向量出纵坐标y 1、y 2、y 3,即可定出曲线上P 1、P 2、P 3点位置；（３）校核方法：丈量所定各桩点间的弦长来进行校核，如果不符或超限，应查明原因，予以纠正。

切线支距法适用于平坦开阔地区，方法简便，工效快，一般不用经纬仪。

尤其是该设置方法其测点相互独立，无积累误差。

但当纵坐标过大时，测设y 距的误差会增大，故应选择其他方法进行详细测设。

例二 在本章第一节例题一的基础上，若取用桩距10=10m ，试按整桩距法和整桩号法设桩，计算用切线支距法详细测设圆曲线的测设数据。

解：依据例一所求圆曲线主点里程和桩距10=10m 的设桩要求，应用公式（12-2）所计算的按整桩距法设桩（见表12-1）与按整桩号法设桩（见表12-2）测设数据计算表。

圆曲线支距计算表（整桩距法） 表12-1桩 号 各桩至起点 曲线长lx y 桩 号 各桩至起点 曲线长lx Y ZY K8+480.020.00 0.00 0.00 +514.82 20.00 18.55 6.42 +490.02 10.00 9.82 1.65 +524.8210.00 9.82 1.65 +500.0019.98 18.54 6.41 YZ K8+534.820.000.000.00QZ K8+507.4227.4023.7511.67圆曲线支距计算表（整桩号法） 表12-2桩 号 各桩至起点 曲线长lx y 桩 号 各桩至起点 曲线长lx Y ZY K8+480.020.00 0.00 0.00 +510.00 24.82 22.08 9.69 +490.00 0.98 9.80 1.64 +520.00 14.82 14.22 3.59 +500.0019.98 18.54 6.41 +530.00 4.82 4.80 0.39 QZ K8+507.4227.4023.7511.67YZ K8+534.820.000.000.00二、偏 角 法１．偏角法原理如图12-3所示，偏角法是以曲线起点（或终点）至曲线上任一点P 的弦线与切线之间的偏角（弦切角）Δ和弦长C 来确定P 点的位置的。

图 12-3根据几何原理，偏角应等于相应弧长所对圆心角之半，即：偏角： πϕ18022⋅==∆R l弦长： ∆==sin 22sin2R R C ϕ(12-3)弧弦差： 2324R l C l -=δ２．偏角法的测设方法 １）计算测设数据偏角法测设曲线，一般以整桩号法设桩。

如图12-4所示，除首尾段的弧长l A 、l B 小于整弧段（整桩距）l 0外，其余均为整弧段。

设l A 、l B 和l 0相对应的圆心角为ϕA 、ϕB 和ϕ0，相对应的偏角为ΔA 、ΔB 和Δ0，按式（12-3）则有： P 1点： A A AR l ∆=⋅==∆πϕ180221 P 2点： 0022∆+∆=+=∆A A ϕϕP 3点： 003222∆+∆=+=∆A A ϕϕ…… （12-4） P n+1 点： 0012∆+∆=+=∆+n n A A n ϕϕ终点： B A BA YZ n n ∆+∆+∆=++=∆002ϕϕϕ弦长： i ii R R C ∆==sin 22sin2ϕ弧弦差： 2324RlC l i i i i =-=δ式中：ϕi ＝π1802⋅R l i 由上可知，曲线上各点的偏角等于该点至起点所包含弧段偏角的总和，而以曲线起点至终点的偏角称为总偏角，应等于转角的，以此来校核偏角计算的正确性。

即：⋅=∆+∆+∆=∆20αB A YZ n (１2－５）２）测设方法如图12-5所示，先将经纬仪置于曲线起点A （ZY ），使水平度盘读数配置为起始读数（360°-∆A ），后视交点JD 得切线方向。

然后转动照准部，使水平度盘读数为00°00′00″，即得AP 1方向，从A 点沿此方向量取首段弦长C A 便得P 1点；再转动照准部使水平度盘读数为∆0，即得AP 2方向，从P 1点量出整弧段l ０所对的弦长C 0与AP 2方向相交得P 2点。

同法依法次转动照准部，使水平度盘读数分别为2∆0、3∆0…n ∆0，即得AP 3、AP 4…AP n+1方向，再依次最取弦长C 0与上述方向线相交便得P 3、P 4…P n+1等点，最后由P n+1点量取尾段弦长C B 与A B 方向相交，其交点应闭合在曲线终点YZ 上。

图 12-4 图 12-5需要注意的是，用偏角法设置曲线时，若从切线方向开始顺时针拨角（如图12-5的拨角形式），称为正拨，其偏角是正拨偏角；若从切线方向开始逆时针拨角，称为反拨，其偏角是反拨偏角。

反拨偏角=360°-正拨偏角。

３）检查曲线测设至终点的桩位精度一般不应超过第十一章中表11-2之规定。

否则，应查明原因，予以纠正。

偏角法是一种测设精度较高、实用性较强、灵活性较大的常用方法。

但这种方法若依次从前一点量取弦长，则存在着测点误差累积的缺点，所以测设中宜在曲线中点分别向两端测设或由两端向中点测设。

例三 在本章第一节例题一的基础上，若取用桩距l ０=10m ，试按整桩号法设桩，计算偏角法详细测设圆曲线的测设数据。

解：依据例一所求圆曲线主点里程和桩距l ０=10m 的设桩要求，应用公式（12-3）所计算的测设数据见表12-3所列。

圆曲线偏角计算表 表10-3桩 号 各桩至起点曲线长偏 角 度盘偏角读数 ZY K8+480.020.00 0°00′00″ 360°-ΔA =350°28′11″+490 9.98 ΔA =9°31′49″ 0°00′00″ +500 19.98 19°04′46″Δ0=9°32′57″QZ K8+507.42+510 29.98 28°37′43″ 2Δ0=19°05′54″ +520 39.98 38°10′40″ 3Δ0=28°38′51″ +530 49.98 47°43′37″ 4Δ0=38°11′48″ YZ K8+534.82(l ０=4.82) 54.80(ΔB =4°36′10″) 52°18′47″4Δ0+ΔB =42°19′47″校 核2α=52°20′00″ ΔYZ =52°19′47″ 两者相差点13″属计算取位误差第三节 单曲线遇障碍的测设在野外的勘测过程中，经常因地形地物限制不能按常规的方法测设曲线，如视线受阻，量距或置仪器困难等，则必须视具体情况采取特殊办法解决。